Neuer Tenure-Track-Professor übernimmt die Professur für Sensoren am Institut für Mikrosystemtechnik
Der Elektroingenieur Alwin Daus ist seit dem 31. Mai 2023 am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK), nachdem er zuvor an der RWTH Aachen, der Stanford University und der ETH Zürich gelehrt hatte. Er wird von seiner Emmy-Noether-Gruppe begleitet, die sich mit dem Wachstum neuer zweidimensionaler (2D) Halbleiter und deren Einsatz in flexiblen Feldeffekttransistoren beschäftigt.
“Ich freue mich darauf, in Zukunft mit Kolleg*innen an verschiedenen Freiburger Instituten wie dem IMTEK, dem Institut für Nachhaltige Technische Systeme (INATECH), der Medizinischen Fakultät und den Fraunhofer-Instituten zusammenzuarbeiten”, sagt Daus.
Vielversprechende neue Dünnschichtmaterialien
Im Mittelpunkt der Forschung von Daus steht die Verwendung von Dünnschicht-Halbleitermaterialien, die mit Hilfe von Niedertemperaturprozessen in Bauelemente eingebaut werden können. Dazu gehören amorphe Oxid-Halbleiter (z.B. Indium-Gallium-Zink-Oxid oder Indium-Zinn-Oxid), die bereits bei Raumtemperatur abgeschieden werden können, und 2D-Übergangsmetall-Dichalkogenide (TMDs), für die Daus einen eigenen Integrationsansatz für flexible Elektronik entwickelt hat. Die Integration mit einem niedrigen Wärmebudget ist wichtig, da flexible Plastikfolien in der Regel nur etwa 150-300 °C aushalten, bevor sie sich zersetzen. In ähnlicher Weise gibt es in der Technologie der integrierten Siliziumschaltungen (ICs) zunehmende Bemühungen für Niedertemperaturprozesse. Diese ermöglichen die Integration funktionaler Bauelemente (z.B. nichtflüchtiger Speicher) in der Metallisierungsebene (BEOL), bei der die Temperatur auf 400-450 °C begrenzt sein muss, um Veränderungen der darunter liegenden Siliziumelektronik zu verhindern.
Neue Anwendungsmöglichkeiten
Die oben erwähnten neuen Halbleiter-Dünnschichtmaterialien sind vielversprechend für eine Vielzahl von Sensoranwendungen wie Temperaturmessung, Dehnungsmessung und (bio-)chemische Messung. Daus möchte insbesondere Anwendungsszenarien erforschen, die flexible Substrate einschließen. Solche flexiblen Sensoren könnten eine wichtige Rolle in verschiedenen Internet-der-Dinge-Anwendungen wie Lebensmittelverpackungen, Waren- und Umweltüberwachung, elektronischer Haut sowie biomedizinischer Diagnostik spielen.
Darüber hinaus eröffnet die monolithische Integration neuer nichtflüchtiger Speicherbausteine in 3D-ICs neue Möglichkeiten für die nächste Generation von Mikroprozessoren, bei denen solche Bauelemente als eingebetteter Speicher oder für Rechnen-im-Speicher verwendet werden können. Ein Teil der Forschungsarbeit von Daus besteht darin, resistive Speicherbauelemente, sogenannte Memristoren, für den Einsatz in der dem Gehirn nachempfundenen (neuromorphen) Datenverarbeitung zu entwickeln, bei der jeder Memristor die Funktion einer Synapse in Analogie zum menschlichen Gehirn übernimmt.
Weitere Forschungsrichtungen
Neben der Arbeit an Sensoren und Speichern wird sich die Forschungsgruppe auch darauf konzentrieren, die Technologie der komplementären Transistoren (p-Typ und n-Typ) mit geringem Stromverbrauch auf den Hardware-Plattformen der flexiblen Elektronik und der BEOL 3D-ICs zu verwirklichen, um alle Bestandteile bereitzustellen, die in Sensorsystemen verwendet werden könnten. Ein weitere Richtung ist die Nutzung der Sonnenenergie mit 2D-TMDs, einer relativ neuen Technologie, die aufgrund ihrer hohen optischen Absorptionskoeffizienten ultradünne Absorberschichten ermöglicht.
Kontakt:
Prof. Alwin Daus
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Institut für Mikrosystemtechnik – IMTEK
Professur für Sensoren
E-Mail: alwin.daus@imtek.uni-freiburg.de
Kerstin Steiger-Merx
Referentin Marketing/PR
Technische Fakultät
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-8056
E-Mail: steiger-merx@tf.uni-freiburg.de